图层级协同设计平台的研发与应用

图层级协同设计平台的研发与应用杨国平、陈卫、刘志刚、马利军、李常明北京理正软件设计股份有公司【摘要】设计行业对协同设计的需求，已由最初的“基于文件的协同设计”逐步深化为“基于图层的协同设计”，越来越多的设计企业开展了这方面的应用实践。

本文系统说明了图层级协同设计的基本原理，图层级协同设计平台对统一制图标准、提高设计效率、有序沟通、并行设计、网络协同、实时监控等方面的支持作用；简要分析了理正图层级协同设计平台的设计思想、技术架构、研发与实际应用情况。

【关键词】协同设计、平台、图层1前言一个建筑工程的设计，通常需要多个专业、许多设计人员组成设计团队（项目组），分工协作、相互配合，经过不断修改、完善，才能生产出最终的设计成品。

据统计，设计过程中的协作工作量，约占整个设计工作量的一半以上，因此，提高设计协作效率的意义不言而喻。

但目前设计人员普遍使用的专业CAD软件，只能为设计人员“单兵作战”提供工具，不能提高设计协作的能力，多数设计企业仍不得不依靠原始的手工方式进行设计协作，效率低下。

存在的主要问题是：（1）沟通成本居高不下。

由于没有统一的标准，设计人员各行其是，上游专业提供给下游专业的条件图（图形文件）名称、内容、格式、传递方式都不统一，下游专业不能在第一时间了解提资和变动内容，更无法直接利用（需要去掉没用的部分），产生大量消耗。

（2）串行工作模式，工期延长。

手工作业只能一道道工序地串行设计，下游专业在接到上游专业的条件图前只能等待，接到条件图后又需要花大量时间修改才能变成有用的底图，这种重复劳动既烦琐，又没有任何价值，只会延长设计周期。

（3）设计质量难以保证，条件图变更后没有及时通知或接收，或不同专业采用了不同的版本，极易造成错漏碰缺。

而且没有“留痕”，出现问题不可追溯，责任不清，相互推诿。

（4）设计图纸文件分散在个人计算机中，难以有效管理和收集、归档，更谈不上知识的积累和有效利用。

一旦人员流动，就可能造成图纸丢失的不良后果。

（5）不能为监控提供帮助。

由于缺乏有效手段，各级领导和项目经理很难实时掌握设计进度和图纸完成情况，不可能及时发现图纸质量问题，及时指导修改。

广大设计企业对采用协同设计方式提高设计协作效率已逐渐形成共识，但最初在应用的具体形式与程度上有不同的考虑，有的从设计文件内容管理协同入手，有的开始尝试三维模型级协同，有的希望构建BIM（建筑信息模型）库。

经过几年实践，设计企业协同设计应用的目标更明确，更务实。

一些具备应用条件的设计企业脱颖而出，把突破口锁定在“图层级协同设计”上。

这样既能比较明显地提高效率，又不会跨越太大，改变太多的设计习惯。

2图层级协同设计平台提高设计协作效率的基本原理图层级协同设计的概念和应用始于国外建筑师事务所，一些国外的计算机辅助设计软件也提供了相应的技术手段。

图层级协同设计平台之所以能提高设计协作效率，其基本原理可以概括为五大方面：统一标准、有序沟通、网络协同、并行设计、实时监控。

（1）统一标准通过图层级协同设计平台可以创建标准化的协同设计环境，将统一的图层、制图规则、文件存储、外部参照、互提资料，打印出图，图纸归档和组织管理等一系列标准，以及标准化文档和模板与设计环境、设计过程融为一体。

设计人员在这种标准化环境中工作，按照统一的规则进行沟通与交流。

能够保持高度默契，大大降低了沟通、协作的难度与消耗。

（2）有序沟通图层级协同设计平台可以定制设计团队的协作规则，利用网络通讯技术，协作过程变得异常简单和可控，而且可以实现过程留痕，事后可追溯，大大减少协作不畅的延误和相互推诿、扯皮。

例如上游专业二次提资时，平台能自动记录，自动更新版本，备份老版本文件，自动通知所有相关人员。

（3）网络协同通过共享协同工作区，将设计人员在个人计算机上设计图纸、存储图纸文件的“单机设计模式”转变为在网络环境下设计图纸，在服务器上集中存放、管理图纸文件的“网络协同设计模式”。

更重要的是，在网络协同设计模式下，图层级协同设计平台可以充分发挥核心技术——外部参照的威力。

而存储在本地磁盘的图纸文件，还可以用作安全备份。

（4）并行设计图层级协同设计平台变传统的“串行设计方式”为高效的“并行设计方式”，其基本原理是：将整张设计图纸分解为多张“零件图”，每个设计人员只需按照专业分工完成本人负责的“零件图”，再利用外部参照技术和事先约定，将若干“零件图”组装成最终的成果图，从而分别实现了专业内部和专业之间的“并行设计”。

同一专业的多个设计人员可以同时绘制各自的“零件图”，系统自动将“零件图”装配为本专业的成果图，绘图和引用同步完成，相同的内容只画一次，没有任何重复；上游专业的部分“零件图”同时又是条件图，下游专业可以直接引用，不再需要等提资，不需要花时间改底图；由于引用关系不变，图纸将随“零件图”的更新而自动更新并自动通知，最大限度地避免错漏碰缺，缩短设计周期，提高设计效率。

（5）实时监控图层级协同设计平台提供了有效的实时监控手段，一是为项目经理实时查看图纸预置了若干“监控文件”，该文件中引用项目经理关心的图纸文件或内容，只要打开“监控文件”，就能随时查看设计图纸的变化，及时指导和干预；二是为审核、会签人员实时碰撞检查预置了若干“拍图文件”，该文件中引用审核、会签人员关心的相关专业图层并且象透明纸一样层层叠加，只要打开“拍图文件”，就能随时检查各专业是否碰撞、出错。

3理正图层级协同设计平台的研发3.1设计思想国内专业CAD软件在提高个体设计效率的潜力接近极限，但对提高设计协作效率作用不大；而国外一些具有协同设计功能的软件，对国内设计企业和设计人员的条件要求太高，习惯改变太大，学习和使用受到很大限制。

理正图层级协同设计平台的设计，以提高设计团队协作效率为目的，帮助设计企业快速建立统一的内部标准和协同设计的环境，设计人员还可以继续使用本专业的CAD软件，基本不需要改变设计习惯，不需要增加学习和使用的负担，就可以轻松享受到协同设计带来的好处，降低了协同设计应用的门槛。

3.2技术架构理正图层级协同设计平台的技术架构如图1所示，平台采用典型的C/S结构模式，遵循TCP/IP传输协议，提供安全、文件访问、数据库访问、消息邮件、Web协同等核心服务。

图1图层级协同设计平台技术架构理正图层级协同设计平台主要适合于设计企业内部局域网使用，同时提供部分远程服务功能，配置Web服务器后，可以提供互联网（Internet）的数据访问服务，为分院（分支机构）或现场设计人员服务（如图2所示）。

图2图层级协同设计平台的部署、应用模式3.3系统构成与性能特点图层级协同设计平台主要由三部分构成。

（1）协同设计服务用于创建标准化的网络协同设计的平台，为客户端提供数据访问服务。

协同设计服务器上提供了用户登录、项目注册登记、协同设计目录与权限、外部参照关系维护、图层标准配置、文件存储、文件备份、批量打印等服务。

（2）系统配置管理为协同设计管理员提供配置、管理和维护协同设计系统的工具，保证系统正常运行。

协同设计管理员可以利用系统配置管理工具，建立和维护系统用户、项目组、项目管理员及其他角色；进行权限管理；对项目进行注册登记、项目任务分解、项目公告发布与维护等；自动创建和管理协同工作区目录；完成系统初始化；配置和维护图层标准、文件命名标准、提资规则、图纸引用关系等；可以设置协同工具菜单，在设计人员的协同设计环境中统一配置图纸初始化、互提资料、发布设计文件、存档、打印、标准化检查、图纸比较、图纸目录自动生成等工具软件及菜单；发布各专业CAD软件的常用命令；还可以对协同工作区的文件数量、访问情况进行统计汇总。

（3）客户端应用协同设计客户端为设计人员提供协同设计应用服务。

为了照顾广大设计人员的使用习惯，将协同设计客户端嵌入AutoCAD环境内，设计人员在AutoCAD环境下操作时，只需点击快捷按钮，就能进入协同工作区，加载一组协同设计的扩展菜单。

使用者通过密码登录协同设计系统后即具有系统的访问权限；协同工作区中只显示本人参与的设计项目以及需要设计的所有图纸；使用协同设计快捷菜单，可以方便地进行图纸的设计、修改和保存等工作；可以直接利用协同设计辅助工具进行图纸初始化、提资、发布、保存和打印图纸，标准化检查、图纸比较、自动生成图纸目录等；也可以直接使用专业CAD 软件命令，完成专业设计。

4图层级协同设计平台的应用成果图层级协同设计平台，并先后在大、中、小型设计企业的上百个工程中进行应用，取得了积极的应用成果。

这些设计企业既有民建设计院，又有专业设计院；应用的层次既包括专业间的协同，也包括专业内的协同，但都起到了提高设计协作效率的作用，同时也促进了协同设计平台性能的提高和完善。

图层级协同设计平台的积极作用主要体现在3个方面：4.1 易学易用，帮助设计人员提高协作效率（1）自己的设计任务一清二楚。

设计人员在协同工作区中看到的，只是与自己相关的项目；每个项目文件目录中，又分别列出自己需要设计的图纸文件和接收到的提资文件；既不会遗漏，也没有多余。

工程选择列表中，也只列出与自己相关的项目，查找切换方便快捷。

（2）设计文件管理井井有条。

协同设计平台集中管理设计图纸文件，提供了安全的文件存储与备份机制。

设计人员不需要考虑图纸文件叫什么名字，存在哪里，一切交由平台打点；协同设计服务器自动备份图纸文件的各个历史版本，需要时可随时查找、比对；同时可以在本地机上自动生成图纸文件副本，既增大了安全系数，又可在网络断开等紧急情况时，在本地机上不间断地继续设计，有效避免了损失；在目录区，还可快速浏览DWG文件的缩略图。

（3）互提资料有序进行，提资时自动提醒，变动时自动更新，过程自动留痕，加强了协作，减少了打架。

还可利用外部引用（参照），进一步提高协作的效率，减少错漏碰缺。

（4）并行设计成为可能，专业分工更加细致明确，设计人员可以同时绘制各自的“零件图”，由协同设计平台自动组装。

（5）学习、操作非常容易。

协同设计平台将协同设计的规则、约定、方法内置，设计人员只需很短的学习（多数在一天之内）就能上手。

4.2大大简化了协同系统管理员的配置工作过去，即使一个非常熟练的系统管理员，为了一个项目的协同设计，手工配置项目组成员、文件目录、使用权限等，也需要花费半天的时间，稍不留意，还可能出错或遗漏。

而通过协同设计平台自动创建协同工作区，配置过程只需十几分钟就能完成，而且不会出错。

如果与理正管理信息系统连接，直接读取项目管理数据，这一过程还可进一步缩短为几分钟！4.3 降低了协同设计应用的门槛采用协同设计平台，可以帮助设计企业快速建立标准化协同设计环境，这对缺少协同设计经验的设计企业尤为重要。

如通过平台的“下载标准文件”命令，可获得全院统一的字体、线性、打印样式等标准，不需要记住网络的具体位置；通过“新建文件”命令，可自动按照“专业图纸模板”建立符合要求的图纸格式；通过“标准化检查”命令，可自动检查图纸是否符合标准，并能自动更正错误；通过“插标准图框”命令，可以保证插入图框的正确性。